安徽省濉溪縣后馬場(chǎng)銅鎳礦礦床地質(zhì)特征及成礦機(jī)制淺析

王振強(qiáng)

摘要：后馬場(chǎng)銅鎳礦是淮北地區(qū)目前唯一基性巖銅鎳礦，本文論述該礦礦床地質(zhì)特征及成礦模式，指出圍巖、巖漿巖、構(gòu)造是主要控礦因素，屬由巖漿熔離作用而形成的基性巖銅鎳礦。對(duì)在本區(qū)基性巖中尋找銅鎳金屬礦具有很好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：銅鎳礦；礦床特征；巖漿巖；成礦規(guī)律

礦區(qū)位于安徽省濉溪縣城東約5km，屬宋疃鎮(zhèn)管轄，通過地面磁測(cè)、鉆探驗(yàn)證、化驗(yàn)分析等方法發(fā)現(xiàn)該銅鎳礦，并提交詳查報(bào)告。探明金屬儲(chǔ)量：鎳759.67t、銅924.91t，伴生金屬礦物鈷38.3t、鉑+鈀11.0kg、鎵2334.0kg、硒1671.0kg。研究該礦的地質(zhì)特征與成礦規(guī)律對(duì)本區(qū)基性巖銅鎳礦有一定的指導(dǎo)意義。

1.礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1地層

隸屬華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)徐淮地層分區(qū)內(nèi)，為標(biāo)準(zhǔn)北相地層，根據(jù)鉆孔揭露基巖自上而下為石炭系上統(tǒng)太原組、本溪組，奧陶系下統(tǒng)馬家溝組、蕭縣組，其中奧陶系下統(tǒng)蕭縣組是有利成礦層位。

1.2構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造位于華北陸塊南緣徐淮地塊的淮北斷褶帶內(nèi)，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造為皇藏峪復(fù)式背斜次一級(jí)褶曲十里長(zhǎng)山背斜北部轉(zhuǎn)折端。礦區(qū)發(fā)育一系列與區(qū)域構(gòu)造線相一致的北北東短軸背斜、向斜、斷裂構(gòu)造及南北向的張性斷裂，相伴產(chǎn)生層內(nèi)揉皺及破碎，給巖漿巖的侵入創(chuàng)造了有利條件。

1.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)相對(duì)頻繁，與金屬礦產(chǎn)關(guān)系最緊密的是中性巖、其次是酸性巖和基性巖。中性巖是鐵、銅、金礦產(chǎn)的主要成礦母巖。酸性巖體區(qū)域內(nèi)僅見礦化現(xiàn)象?；詭r體僅見于后馬場(chǎng)的銅鎳礦床，為銅鎳礦體的直接成礦母巖和圍巖。礦區(qū)基性巖主要為黑云母閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖和橄長(zhǎng)巖。

1.4礦體特征

根據(jù)主要成礦作用和礦體的賦存的空間部位、礦物共生組合，全礦區(qū)可分上部、邊部礦體、底部礦體和異離體中透鏡礦體，共29個(gè)礦體?，F(xiàn)將礦體特征敘述如下：

（1）上部、邊部礦體。上部邊部礦體包括1號(hào)～18號(hào)、20號(hào)、22號(hào)～25號(hào)及28號(hào)礦體，大多分布于4線～9線橄長(zhǎng)巖相中，少數(shù)在輝長(zhǎng)巖相中。呈透鏡狀產(chǎn)出，由浸染狀礦石構(gòu)成貧礦。一般上部或邊部較富，與圍巖呈漸變關(guān)系。規(guī)模小，連續(xù)性差，與巖體分異關(guān)系密切，礦體形態(tài)一般與巖相及巖體邊部界線形態(tài)一致。

上述各礦體產(chǎn)狀不一，變化較大，一般傾向北東89°，少數(shù)為北北西89。，傾角10°～40°，邊部礦體較陡，礦體一般長(zhǎng)50m～100m，厚1m～4m，延深10m～47m，埋深50m～200m，少數(shù)在200m～300m或更深。其中7號(hào)礦體規(guī)模較大，長(zhǎng)144m，厚1.01m-7.88m，延深20m-25m，銅鎳金屬儲(chǔ)量占全礦區(qū)3.6%。

本礦體金屬礦物組合以鎳黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦為主紫硫鎳鐵礦、方黃銅礦次之。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造以自形～半自形晶稀疏浸染狀為主，斑染狀次之。

（2）底部礦體。底部礦體包括21號(hào)、19號(hào)、29號(hào)礦體。其中21號(hào)礦體規(guī)模最大，銅鎳礦金屬儲(chǔ)量占全區(qū)89%，因之為底部或本區(qū)主要礦體，重點(diǎn)描述如下：

礦體位于13線～0線橄長(zhǎng)巖相之底部，其形態(tài)與橄長(zhǎng)巖相底界線相一致，局部切穿巖相界線，受構(gòu)造裂隙和底板形狀控制，在圍巖凸起或巖體呈袋狀凹入圍巖內(nèi)處，礦體明顯增厚。該礦體呈似層狀，橫向上呈“V”字形，自北向南緩角度側(cè)伏，長(zhǎng)260m，厚1.7m～14.97m，延深10m～50m，埋深-200m～-420m，厚度膨縮變化大，兩邊及邊部常具分叉尖滅現(xiàn)象。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造以稠密浸染狀為主，局部見角礫狀和脈狀，交代結(jié)構(gòu)發(fā)育，與橄長(zhǎng)巖呈漸變關(guān)系，與底板大理巖或角礫狀大理巖界線清楚，常使大理巖水鎂石化。礦石的物質(zhì)組分與上部、邊部礦體有明顯的變化，紫硫鎳鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦明顯增加；鎳黃鐵礦和磁黃鐵礦減少。金屬礦物問交代結(jié)構(gòu)廣泛發(fā)育，伴生有益組分明顯富集。

1.4.3異離體中小透鏡狀礦體

系指26號(hào)、27號(hào)礦體。賦存于桿長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖組成的異離體的桿長(zhǎng)巖中，產(chǎn)狀陡立，和上部、邊部礦體相類似。規(guī)模小，工業(yè)價(jià)值不大。

1.5礦石特征

（1）礦石的物質(zhì)成分。礦石礦物以硫化物為主，氧化物及硅酸鹽次之。硫化物主要以磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦和黃鐵礦為主，部分及少量硫化物單獨(dú)分布，熱液期金屬硫化物分布在先期礦物之中。氧化物有磁鐵礦、鈦鐵礦。脈石礦物以拉長(zhǎng)石、橄欖石、輝石及黑云母為主；角閃石、蛇紋石、滑石、綠泥石、碳酸鹽次之。

（2）礦石中有益組分的賦存形式。礦石主要組分為鎳、銅，伴生有益組分為鈷、鉑、鈀、鎵、硒。各有益組分賦存如下：①鎳：主要賦存于硫化物紫硫鎳鐵礦和鎳黃鐵礦中，少量分散于其他硫化物磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦及氧化物、硅酸鹽中全礦區(qū)鎳平均品位0.48%。②銅：主要賦存于黃銅礦中，少量存在于黃鐵礦及鎳礦物中。全礦區(qū)銅平均品位0.47%，單樣最高含量為3.11%。③鈷：主要以類質(zhì)同象存在于鎳礦物中，少量存在于磁黃鐵礦中和黃銅礦中，偶見硫鈷礦呈包體存在于紫鎳鐵礦和黃銅礦中。據(jù)化學(xué)分析，礦石中鈷平均品位0.018%，單樣最高含量為0.078%。④硒：主要賦存于黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦和鎳礦物中。據(jù)組合分析，硒品位變化區(qū)間為0.0003～0.0027，全礦區(qū)平均品位0.00083。

（3）礦石構(gòu)造。本區(qū)礦石以浸染狀為主，斑雜狀次之。

浸染狀構(gòu)造：屬礦物多呈自形、半自形粒狀集合體，較均勻地分布于非金屬礦物粒間，金屬硫化物含量一般為10%。此種構(gòu)造系熔離作用形成的星點(diǎn)狀礦石經(jīng)后期含礦熱液交代作用形成。根據(jù)金屬礦物的集合體密集程度一般又可分稀疏浸染狀構(gòu)造和稠密浸染狀構(gòu)造。稀疏浸染狀構(gòu)造多見于上部、邊部礦體和異離體中小透鏡狀礦體；稠密浸染狀礦體多見于底部礦體，金屬礦物的集合體密集成塊狀，非金屬礦物較少如磁黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦等為主的礦石呈此構(gòu)造。

斑雜狀構(gòu)造：金屬硫化物呈自形、他形晶集合體密集成大小不等的斑點(diǎn)，其點(diǎn)大小通常在0.5mm-lmm，金屬礦物略少于非金屬礦物。主要見于底部礦體。

1.6圍巖蝕變

后馬場(chǎng)銅鎳礦屬基性巖銅鎳礦床，由巖漿熔離而形成。礦體產(chǎn)狀、形態(tài)完全受巖相的控制，與橄長(zhǎng)巖相帶關(guān)系最為密切，礦體與圍巖呈漸變關(guān)系。該巖體有四個(gè)巖相帶，即黑云母閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、橄長(zhǎng)巖，巖相間則為過渡關(guān)系。僅在巖體接觸帶附近圍巖有蝕變，與奧陶系灰?guī)r接觸時(shí)尤以底部易形成大理巖、水鎂石大理巖或矽卡巖。

2.礦化階段劃分及分布

后馬場(chǎng)銅鎳礦為產(chǎn)于基性中的巖漿熔離礦床，礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)完全受巖相的控制，基性巖及其巖相分帶是成礦的控制因素，與桿長(zhǎng)巖相關(guān)密切。成礦過程有兩期。

2.1正巖漿期

按礦物的結(jié)晶順序可分為硅酸鹽和硫化物兩個(gè)階段：

（1）硅酸鹽階段。隨著結(jié)晶分異作用，硅酸鹽成分的個(gè)橄欖石、輝石及拉長(zhǎng)石相繼結(jié)晶，伴隨結(jié)晶的還有呈自形晶的氧化物磁鐵礦和鈦鐵礦。本階段無礦化，為成礦的最初階段。

（2）硫化物階段。硅酸鹽結(jié)晶后，由于熔離作用的結(jié)果，金屬硫化物開始晶出。初期以固熔體混熔形式出現(xiàn)，而后以葉片連晶形式晶出。為初期成礦階段。

2.2巖漿期后期

（1）早期階段。含礦的殘余熔漿金屬硫化物在礦化劑的影響下，沿構(gòu)造裂隙上升，對(duì)早期結(jié)晶的礦物進(jìn)行充填交代，并疊加在原來的硫化物之上，使銅、鎳、鈷得到較好的富集。本期主要生成有鎳黃鐵礦、黃銅礦、方黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦、硫鈷礦、白鐵礦等。多數(shù)以交代方式，疊加于早期硫化物之上，形成浸染狀、斑雜狀礦石及少量塊狀礦石呈脈狀貫入。最后，巖漿中剩余的氧與鐵結(jié)合，磁鐵礦的灌入而結(jié)束。為本區(qū)的主要成礦階段。

（2）晚期階段。為本區(qū)內(nèi)生成礦期的末期，表現(xiàn)為黃鐵礦呈脈體貫入母巖及圍巖中，并伴生有白鐵礦、紫硫鎳鐵礦。與圍巖界線清楚，伴隨的并有碳酸鹽脈、蛇紋石脈穿插，礦化作用較弱。

3.成礦機(jī)制和成礦模式

淮北地區(qū)基性巖分布相對(duì)較少，野外所見多以巖脈或巖墻為主，出露寬度一般不足10m。后馬場(chǎng)是淮北地區(qū)目前唯一的基性巖銅鎳礦，與其他基性巖體相比，有以下有利條件：①巖體侵入地層層位及巖性對(duì)成礦有利。一般認(rèn)為巖體侵入于寒武、奧陶系碳酸鹽巖類成礦有利。后馬場(chǎng)基性巖侵入地層為奧陶系下統(tǒng)蕭縣組，巖性為灰?guī)r及角礫狀泥灰?guī)r。②巖體產(chǎn)出部位及產(chǎn)狀對(duì)成礦有利。一般復(fù)雜的巖體較單一的巖體有利于成礦，與圍巖的關(guān)系常是順層侵入于成礦不利。后馬場(chǎng)基性巖位于趙集十里長(zhǎng)山中性巖體的北部邊緣，呈巖墻狀沿?cái)嗔亚秩搿?/p>

后馬場(chǎng)基性巖呈巖墻狀沿?cái)嗔亚秩胗趭W陶系下統(tǒng)肖縣組灰?guī)r及角礫巖中。在一些有利的成礦條件作用下，均一的巖漿熔融體隨溫度和壓力下降，逐漸分離成黑云母閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、桿長(zhǎng)巖四種熔融體，基性程度漸增。隨巖體基性程度的增加和揮發(fā)分的外逸，以及同化作用而使熔體中SiO₂、Al₂O、KO₂、NaO₂減小，巖漿中金屬硫化物的溶解度降低，從而發(fā)生熔離作用，在巖體底部形成含礦橄長(zhǎng)巖，且在圍巖凸起或巖體呈袋狀凹入圍巖內(nèi)處，礦體明顯增厚。

4.結(jié)論

后馬場(chǎng)銅鎳礦是產(chǎn)于基性巖一定的巖相中，主要產(chǎn)于橄長(zhǎng)巖相之底部，少數(shù)在輝長(zhǎng)巖相中，其產(chǎn)狀、形態(tài)受巖相的嚴(yán)密控制，與圍巖呈漸變關(guān)系；礦床常見金屬礦物主要為鎳黃鐵礦、紫硫鎳鐵礦、黃銅礦、方黃銅礦、磁黃鐵礦等，并伴生有鈷、鉑、鈀、鎵、硒等有益組分；礦體形狀為似層狀、小透鏡狀。規(guī)模較小，品位較低。

據(jù)此，可認(rèn)為后馬場(chǎng)銅鎳礦的礦床類型屬由巖漿熔離作用而形成的基性巖銅鎳礦。